由金属有机框架衍生的两种纳米酶的合成及其模拟酶活性的研究与应用

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酶具有催化效率高和特异性好的优点,且在水性介质中具有出色的催化活性和调节能力。天然酶少数是核酸分子,大多数是蛋白质,但其易失活、易被蛋白酶消化以及成本高和储存条件严格等原因使其应用受限。迄今为止,出现了多种可以模仿天然酶结构和功能的模拟物,包括金属络合物、聚合物和其他生物分子等。其中,纳米酶潜力巨大,它们具有稳定性好、易于批量生产、合成与保存成本低、能长期储存等优点。因此,纳米酶具有非常可观的发展前景。本论文的研究工作主要是合成两种新的纳米材料用于模拟过氧化物酶及氧化酶,并用于比色分析检测生物分子和离子。主要结果如下:1.以2-甲基咪唑、锰(II)和钴(II)为前体物通过超声水热法制备了金属有机框架(MOFs)纳米片(NS;ZIF-67型),其锰(II)掺杂率高达11.3%。该纳米片继承了金属有机框架(MOFs)孔隙率高、比表面积大和活性位点多等优势,可以直接催化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)被分子氧氧化形成蓝色ox TMB。因此,建立了一种简单快速测定谷胱甘肽(GSH)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性的比色分析法,并通过加标回收法检测人血清中GSH含量。实验结果表明,GSH和GR分别在0.1~25μmol/L和0.1~3 m U/m L浓度范围内呈线性相关;检出限分别为0.07μmol/L和0.18m U/m L;血清中GSH的回收率为96.42~122.60%。因此,证实了该体系在生物分子检测应用中的实用性。2.设计了一种具有氧化酶样活性和过氧化物酶样活性的新型中空Mn Fe O氧化物,它在不同的p H条件下可以简单地调节其双酶催化活性,并用于比色检测半胱氨酸(Cys)、汞离子(Hg2+)和过氧化氢(H2O2)。实验结果表明:在p H为3.5时,用中空Mn Fe O氧化物比色检测Cys和Hg2+,其线性检测范围分别为1~25μmol/L和0.1~15μmol/L,检测限分别为0.04μmol/L和0.02μmol/L;在p H为4.5时,用中空Mn Fe O氧化物比色检测H2O2,其线性检测范围为1~60μmol/L和60~300μmol/L,检测限为0.05μmol/L。通过加标回收法比色检测胎牛血清中Cys含量以及水样中Hg2+含量,回收率分别为104.8~111.8%和108.2~112.7%。
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